Automatización de biología sintética: Cinco consejos para mejorar su proceso de clonación molecular
Una de las mayores preocupaciones mundiales es nuestro uso excesivo de recursos y su innegable impacto en el medio ambiente. En particular, los procesos de fabricación requieren enormes cantidades de energía derivada de combustibles fósiles como el petróleo y el gas, que están disminuyendo en disponibilidad y aumentando en precio, haciéndolos insostenibles. Al rediseñar las funciones de los microorganismos, los investigadores han iniciado con éxito la generación de productos de alimentación, textil y biofarmacéutico que consumen mucho menos recursos durante su proceso de fabricación. Si alguna vez ha comido la Impossible Burger vendida en Burger King, ha tomado un bocado de un producto de alimentación diseñado. Ese distintivo olor a carne es un producto de la clonación molecular, una parte integral de la biología sintética. Para lograr el conjunto correcto de características (p. ej., el gusto y la textura), los fabricantes aíslan e introducen fragmentos de ADN en cepas microbianas para la producción de proteínas en masa.
Hoy en día, observamos que los beneficios de los métodos de biología sintética están adquiriendo impulso en varias industrias. Con una mayor demanda de productos sintéticos derivados de la biología rediseñada, se han hecho necesarios métodos rápidos y precisos para la ingeniería de cepas microbianas de alto rendimiento y la clonación molecular. Por desgracia, los flujos de trabajo manuales de biología sintética siguen siendo laboriosos, requieren mucho tiempo y son propensos a errores humanos.
Este artículo resume los cuellos de botella comunes en los flujos de trabajo de biología sintética y cómo la automatización puede superar estos problemas para aumentar el rendimiento y el tiempo sin supervisión.
1. Desde la recogida manual hasta la recogida automática utilizando un selector de colonias de alto rendimiento
Después de amplificar los genes de interés, ensamblarlos en vectores y transformarlos en microbios, debe detectar varias características en las colonias, desde el tamaño hasta la intensidad de la fluorescente. Hacer esto manualmente con puntas de pipeta, palillos o bucles de inoculación puede causar marcas desiguales, especialmente cuando el objetivo es un alto rendimiento. Esto obstaculiza el posterior análisis de sus colonias.
https://share.vidyard.com/watch/7CVJQJdjp6r1ipoj4rdFon
Un recogedor de colonias automático podría ahorrarle el problema de la recogida manual. Por ejemplo, el seleccionador de colonias microbianas QPix es una herramienta útil para recoger e inocular rápidamente colonias en bloques de cavidades profundas con medios de crecimiento. Si es su primer intento de automatizar la selección de colonias, puede optar por un selector de colonias de nivel de entrada, como el 420 sistema QPix, que tiene una capacidad de configuración rápida para recoger hasta placas de 12, 96 cavidades automáticamente. Esto se traduce en hasta 3000 colonias analizadas por hora. Dado que requiere una intervención mínima, reducirá el riesgo de errores humanos y contaminación cruzada al tiempo que proporciona a su equipo tiempo adicional para realizar múltiples tareas.
2. Integre dispositivos de laboratorio para un flujo de trabajo de clonación molecular totalmente automático
Si bien el pipeteado manual puede ser práctico en la transferencia de líquidos en aplicaciones a pequeña escala, no es práctico para procesar centenares de muestras. En su lugar, puede integrar el pipeteado automático en su flujo de trabajo de clonación molecular para la preparación del ADN y, a continuación, realizar la conversión por choque térmico de microbios con plásmidos de ADN utilizando termocicladores en cubierta.
La integración del brazo robótico es el método más común para la integración automática de varios instrumentos que aceptan los formatos estándar de placas de microtitulación, como las placas de superficie SBS estándar y de cavidades profundas sin mover un músculo. Y lo que es más importante, la automatización robótica se puede ajustar a las colonias de selección y selección con características favorables, lo que acelera el aislamiento de colonias de golpe que se puede validar utilizando nuestros lectores de placas multianálisis.
https://share.vidyard.com/watch/sLysxREbQ2b8NNX1Mp1L8a
Antes de integrar un brazo robótico en su diseño experimental, debe asegurarse de que cumpla 15066 con la norma ISO.
3. Reducir la contaminación cruzada
La contaminación cruzada es un factor de riesgo significativo que puede ocurrir en varias ocasiones, como un bucle no estéril, dejar caer la tapa o que la placa esté deslizándose durante demasiado tiempo. Esto puede invalidar los resultados y afectar negativamente a su reproducibilidad, lo que significa que no puede compararlos con los resultados de otros laboratorios de investigación o rondas anteriores de clonación.
Evitar la contaminación cruzada durante los procesos de clonación molecular requiere prácticas de higiene meticulosas. Puede encender el bucle o utilizar bucles desechables, pero tampoco es una solución práctica para la siembra de alto rendimiento.
La esterilización es otro aspecto de la clonación molecular que puede beneficiarse de la automatización. Con los recogedores de colonias automáticos, puede encontrar herramientas de esterilización incorporadas que requieren una intervención humana mínima. Por ejemplo, los selectores de colonias microbianas QPix contienen baños de lavado y esterilización por calor halógeno para eliminar la contaminación cruzada entre pasadores.
4. Versatilidad para la detección de colonias
Otro problema en los flujos de trabajo de recogida de colonias es la detección eficiente de las colonias con mejor rendimiento. El usuario suele elegir sus mejores colonias en función de parámetros personalizados y experiencia en selección manual, lo que a menudo es muy subjetivo. El problema surge si es necesario inspeccionar un gran número de colonias. Incluso si la preparación de la muestra y la siembra están automáticas, el seleccionador de colonias todavía necesita aprender qué características debe buscar en una colonia antes de seleccionar la colonia.
Los selectores de colonias automáticos como el 420 sistema QPix son ventajosos porque el software está diseñado para seleccionar rápidamente colonias en función de parámetros como la forma, el tamaño, la proximidad y la intensidad de la fluorescente. Además, puede seleccionar las colonias en varias modalidades de selección, incluyendo la intensidad de la fluorescente, la selección azul/blanca y la zona de inhibición.
El 420 sistema QPix ofrece la flexibilidad necesaria para seleccionar con precisión las colonias. Por ejemplo, puede ajustar los ajustes para corregir la huecoridad para seleccionar colonias que parezcan huecas en el centro a pesar de mostrar los niveles de expresión y las características deseados.
El 420 sistema QPix es capaz de adquirir imágenes en cuatro canales de fluorescente diferentes, lo que le permite monitorizar potencialmente cuatro expresiones de proteína etiquetadas fluorescentemente diferentes en el mismo microorganismo.
La ventaja de utilizar la selección automática de colonias es la capacidad de copiar su placa maestra. Puede analizar los clones en subplacas recién generadas mientras conserva la placa maestra para seguir seleccionando colonias.
5. Gestión de datos en flujos de trabajo de biología sintética
La recopilación manual de datos puede ser engorrosa en los flujos de trabajo de biología sintética, especialmente cuando se recogen datos a través de varios instrumentos. Esto crea horas FTE adicionales, fatiga y un mayor riesgo de pérdida de datos.
El 420 sistema QPix puede ayudar con la recopilación y el almacenamiento de datos. El cabezal del actuador contiene una cámara de alta resolución incorporada y un lector de códigos de barras para una trazabilidad de datos fiable. Los datos de imágenes se registran en la base de datos incorporada con un amplio rastro de auditorías y opciones de seguimiento de muestras. Basándose en la lectura del código de barras, el software QPix se puede utilizar para realizar un seguimiento de la información sobre una colonia, como su ubicación en las placas de origen y destino y la fecha y hora de recogida. También tiene la opción de personalizar etiquetas para muestras importantes y agrupar sus colonias en función de sus características morfológicas.
.
Los datos recopilados de nuestro recogedor de colonias automático, así como los datos recopilados de varios instrumentos en una célula de trabajo de biología sintética, se pueden exportar fácilmente a formatos ampliamente aceptados en su sistema de gestión de información de laboratorio preferido.
obtenga Más información sobre los procesos de biología sintética automática
La automatización de la biología sintética, especialmente la clonación molecular, no solo le ahorra una enorme cantidad de tiempo y costes, sino que también aumenta la precisión de sus resultados. Si desea obtener más información sobre los fundamentos de los flujos de trabajo de biología sintética automática, puede registrarse en nuestro reciente seminario web de Dwayne E. Carter, PHD, Científica de aplicaciones de campo de BioFarma. En este seminario web, puede encontrar ilustraciones y diagramas de cada paso relacionado con la automatización con ejemplos concretos.
